2014/29/AB Standartlarına Uygun İçten Basınca Maruz Kompozit Basınçlı Kap Tasarımı ve Analizi

Abstract

ÖZET: Bu çalışmada kompozit kapların üretimi ve analizi amaçlanmıştır. Kaplarda kullanılan kompozitlerin tasarımında filament sarma yöntemi ve santrifüj sarma metodu kullanılmıştır. Tasarım aşamasında kompozit malzemelerin tasarmı için gerekli olan malzemeler; Cam elyaf/Epoksi, Karbon elyaf/Epoksi ve Kevlar elyaf/Epoksi malzemesi olarak seçilmiştir. Her malzeme için [300-300], [450-450], [600-600] ve [750-750] anti-simetrik oryantasyon açıları kullanılmıştır. Kapın tasarımında, toplam cidar kalınlığı 3 mm olarak tanımlanmıştır. Cidar kalınlıkları, 10 ve 20 tabakalı olacak şekilde, SOLİDWORKS paket programı kullanılarak kaplar modellenmiştir. Modellenen kaplar daha sonra, sonlu elemanlar metodunu kullanarak analiz yapan ANSYS WORKBENCH 14.0 paket programı kullanılarak, maksimum şekil değiştirmeler ve maksimum gerilmelerin tespiti amacıyla, analiz edilmişlerdir. Çözümler yapılırken uygulanmış olan basınç; kabın test basıncı olarak 1,65 MPa bir basınç, kabın iç yüzeyinden hidrostatik olarak tanımlanmış ve çözümler yapılmıştır. Bu çözümlerde elde edilen Von-mises gerilmeleri ve toplam deformasyonlar incelenerek, hangi tasarımın optimum ve uygulanabilir olduğu belirlenmiştir. Maksimum gerilmelerin optimum değerinin 60˚-60˚ oryantasyon açılı Cam/Epoksi kompozit malzemeden tasarlanan basınçlı kaplarda oluştuğu saptanmıştır. Şekil değiştirmelerin ise optimum değerinin 60˚-60˚ oryantasyon açılı Karbon/Epoksi kompozit basınçlı kaplarda oluştuğu saptanmıştır.

ABSTRACT: In this study, production and analysis of composite containers were aimed. Filament winding method and centrifugal winding method are used in the design of the composite materials. Materials required for designing composite materials during design phase; Glass fiber / Epoxy, Carbon fiber / Epoxy and Kevlar fiber / Epoxy material. For each material, anti-symmetrical orientation angles [300-300], [450-450], [600-600] ve [750-750] were used. In the design of the wall, the total wall thickness is defined as 3 mm. The wall thicknesses were modeled as containers with 10 and 20 layers, using the SOLIDWORKS package program. The modeled containers were then analyzed for maximum shape changes and maximum stresses using the ANSYS WORKBENCH 14.0 package program, which analyzes using finite element method. The pressure applied when the solutions were made; a pressure of 1.65 MPa was defined hydrostatically from the inner surface of the vessel and solutions were made. Von-mises stresses and total deformations obtained in these solutions were examined and it was determined which design was optimum and applicable. It has been determined that the optimum value of maximum stresses is formed in the pressure vessels designed from glass / epoxy composite material with 60°-60° orientation angle. The optimum values of shape changes were found to be in carbon / epoxy composite pressure vessels with 60°-60° orientation angles.